配電網(wǎng)電源故障恢復(fù)策略與主動規(guī)劃

鄧博文 國網(wǎng)沙灣縣供電公司

持續(xù)可靠的供電是維持社會運行，保證人們生產(chǎn)、生活的必要條件之一。作為電能的輸送載體，配電網(wǎng)直接影響到供電質(zhì)量。我國停電事故中約有80%以上源自配電網(wǎng)故障所致，當(dāng)分布式電源（DG）得到普及后，電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)變得更為復(fù)雜，由此對電網(wǎng)快速、高效的恢復(fù)供電提出了嚴(yán)峻的考驗[1]。

一、配電網(wǎng)故障與供電恢復(fù)之間的關(guān)系

傳統(tǒng)供電管理很少將電網(wǎng)故障搶修和恢復(fù)合并起來進(jìn)行分析。從配電網(wǎng)恢復(fù)供電的本質(zhì)來看，屬于高階與多約束的非線性組合問題。很多文獻(xiàn)資料都未能將故障點搶修與損失電負(fù)荷、恢復(fù)供電之間的關(guān)系進(jìn)行分析。但實際上配電網(wǎng)故障搶修屬于多目標(biāo)，多約束的優(yōu)化過程。此外，電力故障搶修、恢復(fù)供電也是按照階段及層級交替進(jìn)行的，兩者雖然具有很強(qiáng)的獨立性，但又存在很強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性。本文以動態(tài)規(guī)劃原理，綜合性的考慮配電網(wǎng)故障搶修和供電恢復(fù)，由此以故障數(shù)（n）為基礎(chǔ)將供電恢復(fù)劃分為（n+1）個階段。在恢復(fù)供電過程中，需充分考慮到效率問題，以及如何盡量減少整體經(jīng)濟(jì)損失[2]。由此，我們應(yīng)配合應(yīng)急發(fā)電車，按照重要負(fù)荷供電、一般負(fù)荷供電的順序恢復(fù)用電。在第二個階段——搶修、恢復(fù)網(wǎng)架時已經(jīng)完全恢復(fù)了失電負(fù)荷。

以搶修時間和網(wǎng)損最小作為基本目標(biāo)，我們可以如下幾個方法優(yōu)化電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，改進(jìn)蟻群算法、深度優(yōu)先搜索方法由此實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化。搶修順序可借助細(xì)菌群體趨藥性算法，然后借助饋線等效法、故障等效法對流程進(jìn)行簡化，最終得出最科學(xué)的搶修順序和恢復(fù)方案。

二、DG 配電網(wǎng)多故障搶修和恢復(fù)協(xié)調(diào)的優(yōu)化

一旦DG 配電網(wǎng)出現(xiàn)多點故障時，搶修順序及實際執(zhí)行情況會直接關(guān)系到恢復(fù)重構(gòu)；反之，恢復(fù)策略又決定了搶救方案是否科學(xué)。就配電網(wǎng)恢復(fù)與優(yōu)化模型來看，可采取深度優(yōu)先搜索法、改進(jìn)蟻群算法相結(jié)合的求解法，從而解決電網(wǎng)同步優(yōu)化故障恢復(fù)問題。

（一）求解內(nèi)層模型

（1）改進(jìn)蟻群算法。該算法是基于螞蟻覓食的模擬優(yōu)化算法。通常滿意在覓食時會按照信息素的濃淡選擇更為有利的路徑，即：螞蟻優(yōu)選信息素濃度更高的路徑，由此確定一條直線距離最近的路線。在配電網(wǎng)故障恢復(fù)問題中，按照尋優(yōu)特性選擇蟻群算法求解，按照隨機(jī)生成的思路以及輪盤賭的方式獲取規(guī)律并調(diào)整信息素，最終有效的優(yōu)化各個階段以及整個過程。

（2）孤島劃分。全面考慮配電網(wǎng)中的全部有效聯(lián)絡(luò)線，若聯(lián)絡(luò)線僅與DG 通路，但與配電網(wǎng)主電源不通路時，將其負(fù)荷直接劃入孤島；當(dāng)孤島內(nèi)聯(lián)絡(luò)線總負(fù)荷≤總發(fā)電容量時，讓孤島包含更多負(fù)荷（一級、二級）；選取解列方案時應(yīng)遵孤島數(shù)目更少，微電源、負(fù)荷功率差額小，且開關(guān)動作次數(shù)相對較少的基本原則；若孤島數(shù)目僅有兩個時，應(yīng)將其合并為一個，以滿足DG 容量為基礎(chǔ)去增加新負(fù)荷；使用深度優(yōu)先搜索法時，若兩側(cè)負(fù)荷價值相等且無法恢復(fù)所有負(fù)荷，則需根據(jù)重要等級優(yōu)先恢復(fù)重要供電。

（二）求解外層模型

該模型建立于內(nèi)層恢復(fù)策略基礎(chǔ)之上，由此求得最佳搶修順序。通常計算選用DBCC 優(yōu)先算法，按照故障等效法對網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。考慮到配電網(wǎng)故障非單一性和供電恢復(fù)協(xié)調(diào)等問題，還需進(jìn)行多次重構(gòu)計算。此時引入獨立故障支路概念，可有效減少總工作量。第一，DBCC 算法，該算法源于細(xì)菌群體的趨藥性算法（BCC），源自生物行為，是對連續(xù)域的尋優(yōu)算法，考慮到配電故障搶修順序為離散變量，因此可優(yōu)選DBCC 算法；第二，獨立故障支路[3]。故障熬制非故障失電區(qū)與其他所有支路不存在關(guān)聯(lián)性，也就是說搶修外層獨立支路時，無法保證內(nèi)層重構(gòu)恢復(fù)所有失電負(fù)荷。因此，該階段可不考慮內(nèi)層恢復(fù)，而是直接對下一任務(wù)進(jìn)行搶修。

（三）協(xié)調(diào)優(yōu)化模型的求解

針對DG 配電網(wǎng)的故障搶修與恢復(fù)，應(yīng)以外層目標(biāo)函數(shù)為優(yōu)化前提然后優(yōu)化內(nèi)層模型。由于內(nèi)層優(yōu)化模型故障優(yōu)化策略影響到外層優(yōu)化模型，為此還需對多故障DG 配電網(wǎng)的搶修、恢復(fù)流程進(jìn)行深度優(yōu)化。

三、結(jié)語

綜上所述，一旦含DG 配電網(wǎng)出現(xiàn)孤島區(qū)域，僅通過DG、聯(lián)絡(luò)開關(guān)無法保證失電負(fù)荷供電系統(tǒng)恢復(fù)，也無法同時完成所有故障搶修。為此，我們應(yīng)考慮到從故障恢復(fù)與故障搶修兩個方面考慮失電負(fù)荷問題，因無法同步完成所有故障點的搶修，因此我們應(yīng)按照多故障分配階段及分層思路去搶修并優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)。開展配電網(wǎng)搶修過程中，應(yīng)按照應(yīng)急發(fā)電車或可控負(fù)荷聯(lián)盟的動態(tài)調(diào)度法分階段完成供電，首先恢復(fù)重要負(fù)荷部分，由此壓縮用戶的停電時長，并有效提升恢復(fù)供電的速度。